FI123605B

FI123605B - Method and apparatus for forming a structural layer of a traffic lane

Info

Publication number: FI123605B
Application number: FI20105598A
Authority: FI
Inventors: Timo Saarenketo
Original assignee: Roadscanners Holding Oy
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-08-15
Also published as: EP2390623A3; EP2390623B1; DE11167195T8; FI20105598A0; FI20105598A; DE11167195T1; EP2390623A2; US20110295552A1

Description

Menetelmä ja laitteisto liikenneväylän rakennekerroksen muodostamiseksiMethod and apparatus for forming a structural layer of a traffic lane

Keksinnön kohteena on menetelmä liikenneväylän rakennekerroksen muodostamiseksi, jossa menetelmässä valitaan olemassa oleva liikenneväylän rakennekerroksen pinta referenssitasoksi, määritetään muodostettavan rakennekerroksen 5 pinnan tavoitetaso suhteessa referenssitasoon ja tehdään rakennekerroksen muodostamistoimenpide, jossa rakennekerroksen pinta saatetaan mainittuun tavoitetasoon. Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmässä käytettävä laitteisto.The present invention relates to a method for forming a structural layer of a traffic lane, which method selects an existing surface of a structural layer of a traffic lane as a reference plane, determines the target level of the surface of the structural layer 5 to be formed. The invention further relates to apparatus for use in the process.

Liikenneväylien suunnitteluvaiheessa määritetään tielinjan sijainti maastossa, tien pinnan korkeusasema, korjattavan tien asema ja tien rakennekerrosten paksuudet. 10 Nämä tiedot toimitetaan tien rakennustyömaalle, jossa tierakennushanke toteutetaan suunnitellulla tavalla. Varsinaisessa tierakennuksessa hyödynnetään nykyään paljon koneautomaatiota, jossa suunnittelutiedot syötetään suoraan työkoneiden ohjausjärjestelmiin. Automaattisten työkoneiden käytön edellytyksenä on kuitenkin, että tielinjan paikka- ja korkeustiedot voidaan määrittää työmaalla nopeasti ja riit-15 tävällä tarkkuudella. Nykyisin käytössä olevalla GPS järjestelmällä voidaan määrittää tielinjan maanpinnan suuntaiset, vaakasuuntaiset paikkakoordinaatit (x, y) tienrakennuksen kannalta riittävällä tarkkuudella. Ongelmana on kuitenkin se, että korkeussuunnassa, ts. maanpinnan normaalin suunnassa GPS järjestelmän mitta-tarkkuus ei yleensä ole riittävä. Korkeussuuntaisten mittausepätarkkuuksien vuok-20 si rakennekerrosten paksuuden määrittämisessä ja tien pinnan korkeustason määrittämisessä ei voida käyttää GPS- järjestelmää ilman rakennustyömaan alueelle perustettavia tukiasemia, joilla parannetaan paikkatiedon korkeusaseman määrityksen tarkkuutta. Tukiasemien perustaminen vaatii kuitenkin kalliita laitteistoja ja osaavia mittaustyöntekijöitä, mikä nostaa kustannuksia. Vaihtoehtoisesti rakenne-25 kerrosten ja tien pinnan korkeudet on määritettävä muilla keinoin, esimerkiksi vaa- 00 £ itsemalla tai takymetrimittauksilla, mikä hidastaa työn etenemistä.In the design of traffic lanes, the location of the road line in the terrain, the elevation of the road surface, the position of the road to be repaired and the thickness of the road layers are determined. 10 This information is provided to the road construction site where the road construction project will be carried out as planned. The actual road building nowadays utilizes a great deal of machine automation, where design information is fed directly into machine control systems. However, the use of automatic implements is subject to the condition that the position and elevation of the road line can be determined quickly and with sufficient accuracy at the site. With the GPS system currently in use, it is possible to determine the horizontal position coordinates (x, y) of the road line in relation to the ground, with sufficient accuracy for road construction. The problem, however, is that in the vertical direction, i.e. the normal direction of the ground, the accuracy of the GPS system is generally not sufficient. Because of elevation measurement inaccuracies, the GPS system cannot be used to determine the thickness of the structural layers and determine the level of the road surface without base stations located on the construction site to improve the accuracy of the positioning elevation. However, setting up base stations requires expensive equipment and skilled measurement staff, which increases costs. Alternatively, the heights of the structure-25 layers and the road surface must be determined by other means, for example by weighing themselves or tachymeters, which slows down the progress of the work.

C\JC \ J

i o Keksinnön tavoitteena on tuoda esiin parannettu menetelmä ja laitteisto liikenne- i «2 väylien rakentamiseen, joilla voidaan poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyviä haitto- x ja ja epäkohtia.It is an object of the invention to provide an improved method and apparatus for constructing traffic lanes which eliminate the drawbacks and disadvantages of the prior art.

CLCL

co 30 Keksinnön mukaiset tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja laitteistolla, joille on to tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön eräi-The objects of the invention are achieved by a method and apparatus which are characterized by what is stated in the independent claims. Some aspects of the invention

OO

5 tä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.5 preferred embodiments are disclosed in the dependent claims.

CVJCVJ

Keksinnön mukaisessa menetelmässä muodostetaan liikenneväylän rakennekerros. Menetelmässä valitaan ensin jokin olemassa oleva liikenneväylän rakenneker- 2 roksen pinta referenssitasoksi, jonka suhteen määritetään muodostettavan rakennekerroksen pinnan tavoitetaso. Edullisesti referenssitasoksi valitaan muodostettavan rakennekerroksen alapuolisen rakennekerroksen yläpinta. Rakennekerros voidaan myös muodostaa jo valmiin liikenneväylän pintakerroksen päälle, jolloin 5 referenssitasoksi voidaan valita liikenneväylän pintakerroksen yläpinta. Tämän jälkeen tehdään rakennekerroksen muodostamistoimenpide, jossa muodostettavan rakennekerroksen pinta saatetaan mainittuun tavoitetasoon. Tyypillisesti rakennekerroksen muodostamistoimenpide käsittää maa-aineskerroksen levittämisen, tasoittamisen ja tiivistämisen referenssitason pinnalle. Muodostamistoimenpi-10 de voi käsittää myös maakerroksen poistamisen tai rakennekerroksen pinnan muotoilun. Liikenneväylän sijainti määritetään maastossa tasokoordinaattipisteinä (xn, yn) ja kussakin koordinaattipisteessä (xn, yn) määritetään referenssitasoksi valitun, olemassa olevan rakennekerroksen korkeusasema zn. Liikenneväylän sijainnin koordinaattipisteet (xn, yn) määritetään edullisesti satelliittipaikannusmenetel-15 mällä, kuten GPS-paikannusmenetelmällä. Menetelmässä korkeusasema määritetään mittaamalla mainitun rakennekerroksen pinnan pystysuuntainen etäisyys liikenneväylän viereisestä, rakennekerroksen muodostamisen yhteydessä muuttumattomasta ympäristöstä. Referenssitason sijainti ja korkeusasema tallennetaan avaruuskoordinaattipisteinä (xn, yn, znr) lähtöarvotiedostoon, jota käytetään raken-20 nekerroksen muodostamisen myöhemmissä vaiheissa. Menetelmän perusajatuksena on siten, että referenssitason korkeusasemaa ei määritetä tarkasti suhteessa merenpintaan, vaan suhteessa liikenneväylän reuna-alueilla olevaan muuttumattomana pysyvään ympäristöön. Muuttumattomalla ympäristöllä tarkoitetaan maastokohtia, joihin ei kohdisteta mitään maaston pinnanmuotoja olennaisesti muutta-25 via toimenpiteitä rakennekerroksen muodostamisen yhteydessä. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu käytettäväksi erityisen hyvin kaikissa sellaisissa £2 alemman tärkeysluokan liikenneväylissä, joissa liikenneväylän poikkileikkauksen ^ korkeustasoja ei ole suunnitteluvaiheessa sidottu tarkasti merenpinnan korkeu- i 0 teen. Tällaisia liikenneväyliä ovat mm. metsäautotiet, yksityistiet ja yleisessä käy- £2 30 tössä olevat kevyen liikenteen väylät. Menetelmä soveltuu sekä kokonaan uusien 1 liikenneväylien rakentamiseen että jo olemassa olevien liikenneväylien korjaami-In the method of the invention, a structural layer of a traffic lane is formed. The method first selects an existing surface of the traffic layer 2 layer as a reference plane, with respect to which the target level of the surface layer to be formed is determined. Preferably, the upper surface of the lower structural layer to be formed is selected as the reference plane. The structural layer can also be formed on the surface layer of an existing traffic lane, whereby the upper surface of the traffic surface surface can be selected as the reference level. Thereafter, a structural layer forming operation is performed in which the surface of the structural layer to be formed is brought to said target level. Typically, the structural layer forming operation comprises applying, smoothing, and compacting the soil layer to a reference plane surface. The forming operation may also comprise removing the earth layer or shaping the surface of the structural layer. The location of the traffic lane in the terrain is defined as plane coordinate points (xn, yn) and at each coordinate point (xn, yn), the elevation zn of the existing structural layer selected as the reference plane is determined. Preferably, the coordinates (xn, yn) of the traffic location are determined by a satellite positioning method, such as a GPS positioning method. In the method, the elevation is determined by measuring the vertical distance of the surface of said structural layer from an unchanged environment adjacent to the traffic lane when the structural layer is formed. The position and elevation of the reference plane are stored as spatial coordinate points (xn, yn, znr) in a starting value file that is used in the subsequent steps of constructing the layer. The basic idea of the method is that the elevation of the reference plane is not precisely determined in relation to the sea level, but in relation to the stationary environment in the periphery of the traffic lane. Unchanged environment refers to terrain areas that are not subject to any substantial alteration of the terrain in connection with the formation of the structural layer. The method according to the invention is particularly well suited for use on all subordinate traffic routes of £ 2 in which the elevation levels of the traffic cross-section are not strictly tied to the sea level at the design stage. Such traffic routes include forest roads, private roads, and public transport lanes of £ 2 30. The method is applicable both to the construction of entirely new lanes 1 and to the repair of existing lanes.

CCCC

“ seen ja kunnostamiseen.“And rehabilitation.

00 O) to Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa tavoite- o 5 tason korkeusasema znt kussakin mittauspisteessä (xn, yn) määritetään lisäämälläIn a preferred embodiment of the method according to the invention, the height level znt of the target level 5 at each measuring point (xn, yn) is determined by adding

CMCM

35 mainitun mittauspisteen referenssitason korkeusasemaan liikenneväylän suunnittelutiedoissa ilmoitettu rakennekerroksen suunniteltu korkeus h.35 the design height h of the design layer specified in the traffic lane design data for the reference height of the 35 measurement points.

33

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa määritetään muodostetun rakennekerroksen yläpinnan tason korkeusasema znm koordinaattipisteessä (xn, yn) ja verrataan sitä tavoitetason määritettyyn korkeusasemaan znt samassa koordinaattipisteessä. Vertailua tehdään jatkuvasti tien ra-5 kennekerroksen valmistuksen yhteydessä, jolloin rakennekerroksen valmistajilla on heti käytössään tieto siitä, milloin rakennekerroksen korkeus on suunnittelutietojen määrittelemissä sallituissa rajoissa.In another preferred embodiment of the method according to the invention, the elevation of the upper surface level of the formed structural layer at the coordinate point (xn, yn) is determined and compared to the specified elevation position of the target plane at the same coordinate point. Comparisons are continually made with the construction of the road's 5-layer structure, whereby the manufacturers of the structural layer have immediate access to when the height of the structural layer is within the allowable limits specified by the design data.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa muodostetun rakennekerroksen yläpinnan tason korkeusasemat znm ja refe-10 renssitason korkeusasemat znr liikenneväylän koordinaattipisteessä (xn, yn) määritetään laserkeilauksella. Laserkeilaus voidaan tehdä liikenneväylää pitkin kulkevasta ajoneuvosta ja/tai liikenneväylää pitkin kulkevasta, rakennekerroksen muodostamiseen osallistuvasta työkoneesta.In a third preferred embodiment of the method according to the invention, the elevation levels znm of the structural layer formed and the reference elevations znr of the reference plane at the traffic coordinate point (xn, yn) are determined by laser scanning. Laser scanning can be performed on a vehicle traveling along a traffic lane and / or on a machine running along a traffic lane and forming a structural layer.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää minkä tahansa liikenneväylän 15 rakennekerroksen muodostamiseen. Muodostettava rakennekerros voi siten olla liikenneväylän jakava rakennekerros, kantava rakennekerros tai pintakerros.The method of the invention can be used to form a structural layer of any traffic lane 15. The structural layer to be formed may thus be a transport layer dividing structural layer, a load bearing structural layer or a surface layer.

Keksinnön mukainen laitteisto liikenneväylän rakennekerroksen muodostamiseksi käsittää paikannusvälineet liikenneväylän sijainnin määrittämiseksi maastossa koordinaattipisteinä (xn, yn) ja mittausvälineet referenssitasoksi valitun, liikenne-20 väylän olemassa olevan rakennekerroksen pinnan korkeusaseman (zn) määrittämiseksi kussakin koordinaattipisteessä (xn, yn) suhteessa liikenneväylän viereiseen, rakennekerroksen muodostamisen yhteydessä muuttumattomaan ympäristöön. Laitteisto käsittää lisäksi tallennusvälineet referenssitason sijainnin ja korkeusaseman tallentamiseksi koordinaattipisteinä (xn, yn, zn) lähtöarvotiedostoon. £2 25 Edullisesti mainitut paikannusvälineet käsittävät satelliittipaikannusvälineet, kuten ° GPS-paikannusvälineet ja/tai käsittävät ajoneuvoon sijoitettavat etäisyydenmit- § tausvälineet, kuten tarkkuustrippimittarin.The apparatus for constructing a traffic lane structural layer according to the invention comprises positioning means for determining the location of a traffic lane in the terrain as coordinate points (xn, yn) and measuring means for determining an elevation position (zn) environment. The apparatus further comprises storage means for storing the reference plane's position and elevation as coordinate points (xn, yn, zn) in the output file. Preferably, said positioning means comprise satellite positioning means such as ° GPS positioning means and / or comprise in-vehicle distance measuring means such as a precision trip meter.

ii

COC/O

Keksinnön mukaisen laitteiston eräässä edullisessa suoritusmuodossa mainitut £ mittausvälineet rakennekerroksen pinnan korkeusaseman määrittämiseksi käsittäkö 30 vät laserkeilaimen. Edullisesti laitteisto käsittää lisäksi laserkeilaimen 3D- <j> g kaltevuutta mittaavan laitteiston, kuten gyroskooppi laitteiston tai sivukaltevuusan- 5 tureita käsittävän laitteiston.In a preferred embodiment of the apparatus according to the invention, said measuring means for determining the elevation of the surface of the structural layer comprise a laser scanner. Preferably, the apparatus further comprises an apparatus for measuring the inclination of the laser scanner 3D-g, such as a gyroscope apparatus or a device comprising side inclination sensors.

(M(M

Keksinnön mukaisen laitteiston eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa mainitut tallennusvälineet referenssitason sijainnin ja korkeusaseman tallentami 4 seksi käsittävät tietokoneen ja tietokoneen muistiin ladatun tietokoneohjelmiston. Edullisesti mainitut tallennusvälineet käsittävät lisäksi analysointiohjelman mittaustulosten prosessointia sekä rakennustyön ohjaamista vartenIn another preferred embodiment of the apparatus of the invention, said storage means for storing a reference plane's position and elevation 4 comprise a computer and computer software downloaded into the computer's memory. Preferably, said recording media further comprises an analysis program for processing the measurement results and controlling the construction work.

Keksinnön mukaisen laitteiston eräässä kolmannessa edullisessa suoritusmuo-5 dossa mainitut paikannus-, mittaus- ja tallennusvälineet on sovitettu ajoneuvoon, jolla voidaan liikkua referenssitasoksi valitun rakennekerroksen ja muodostettavan rakennekerroksen pinnalla. Edullisesti paikannus-, mittaus-ja tallennusvälineet on sovitettu rakennekerroksen muodostamisessa käytettävään työkoneeseen, kuten kuorma-autoon tai täryjyrään.In a third preferred embodiment of the apparatus according to the invention, the said positioning, measuring and recording means are arranged in a vehicle which can move on the surface of the selected structural layer and the structural layer to be formed. Preferably, the positioning, measuring and recording means are arranged on a working machine, such as a truck or vibratory roller, used to form the structural layer.

10 Keksinnön etuna on, että sen avulla erityisesti alemman luokan liikenneväylien rakentamis- ja korjausprojekteissa voidaan luopua perinteisistä manuaalisista kor-keusmääritysmenetelmistä ja/tai kalliista tukiasemapohjaisista GPS-laitteistoista. Näin saadaan aikaan merkittäviä säästöjä liikenneväylän rakentamiskustannuksissa.An advantage of the invention is that it can dispense with traditional manual height estimation methods and / or expensive base station based GPS equipment, especially in lower-grade traffic line construction and repair projects. This will result in significant savings in the cost of constructing the transport route.

15 Keksinnön mukaisella menetelmällä päästään myös selvästi parempaan tarkkuuteen rakennekerrosten korkeuden määrittämisessä kuin perinteisillä manuaalisilla menetelmillä, jolloin rakennustyön laatu paranee. Rakennustyö on myös helposti automatisoitavissa ja työn eteneminen voidaan dokumentoida tarkasti kaikissa vaiheissa.The method according to the invention also achieves a significantly better accuracy in determining the height of the structural layers than traditional manual methods, whereby the quality of construction work is improved. Construction work is also easily automated and the progress of the work can be accurately documented at all stages.

20 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a esittää esimerkinomaisesti erästä keksinnön mukaiseen menetelmään kuuluvaa liikenneväylän referenssitason määritystä,The invention will now be described in detail. In the description, reference is made to the accompanying drawings, in which Figure 1a illustrates, by way of example, a reference level determination of a traffic lane within the method of the invention,

COC/O

° kuva 1b esittää esimerkinomaisesti erään rakennekerroksen muodostamista i o 25 referenssitasona toimivan rakennekerroksen pinnalle ja iFig. 1b illustrates, by way of example, the formation of a structural layer on the surface of a structural layer acting as a reference plane and

COC/O

^ kuva 1c esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisella laitteistolla määritettysi jä liikenneväylän poikkileikkauskuvia.Fig. 1c is an exemplary cross-sectional view of a traffic lane determined by the apparatus of the invention.

COC/O

S Kuvissa 1a ja 1b on esitetty esimerkinomaisesti eräs keksinnön mukaiseen mene- ° telmään kuuluva referenssitason määritys. Menetelmässä valitaan ensin liikenne- o ^ 30 väylän olemassa olevan rakennekerroksen pinta referenssitasoksi 100 ja määrite tään tämän referenssitason korkeusasema ja sivukaltevuus suhteessa tielinjaa ympäröivään muuttumattomaan maastoon. Tielinjaa ympäröivällä muuttumatto- 5 maila maastolla tarkoitetaan tässä sellaista maastoa, johon ei tehdä maaston pin-nankorkeuteen vaikuttavia muutoksia liikenneväylän rakennekerrosten muodostamisen aikana. Tyypillisesti tällaista muuttumattomana pysyvää ympäröivää maastoa ovat olennaisesti kaikki tielinjan sivulla olevat, tielinjasta riittävällä etäisyydellä 5 sijaitsevat maastoalueet ja maaperän pinnanmuodot, kuten teitä reunustavat ojat ja ojien reunaluiskat 102. Referenssitason määritys tehdään ajoneuvolla 300, joka on varustettu GPS paikannuslaitteistolla 200, laserkeilaimella 220 sekä mittaus-ja paikannustustietojen tallentamiseen ja prosessointiin tarkoitetulla tietokoneella 240. Laserkeilain on sijoitettu ajoneuvon katolla olevan maston 224 päähän siten, 10 että keilaimesta lähtevät lasersäteet voidaan suunnata liikenneväylän rakennekerroksen pintaan ja liikenneväylää ympäröivään maastoon ajoneuvon eri puolille. Laserkeilain on varustettu gyroskooppilaitteistolla 260 tai jollain muulla tarkkaan 3D-kaltevuuskulmaan mittaavalla laitteistolla, jonka avulla voidaan määrittää kei-laimen lähtevän lasersäteen 222 kaltevuuskulma a suhteessa vaakatasoon. Tieto-15 koneessa on tunnettuun tapaan näppäimistö tai jotkut muut välineet tietojen syöttämistä varten, prosessori, muisti sekä muistiin ladattu käyttöjärjestelmä, tietojen tallentamiseen soveltuva tietokoneohjelma ja mittaustulosten analysointiin ja rakennustyön ohjaukseen soveltuva analysointiohjelma. Tietokone, laserkeilain ja GPS satelliittipaikannusjärjestelmä ovat sinänsä tunnettua tekniikkaa, joten niitä ei 20 selosteta tässä yhteydessä tarkemmin.Figures 1a and 1b illustrate, by way of example, a reference level determination included in the method of the invention. The method first selects the surface of the existing structural layer of the traffic channel 30 as a reference plane 100 and determines the elevation and lateral inclination of this reference plane relative to the stationary terrain surrounding the road line. The stationary terrain surrounding the road line is here defined as terrain that is not subject to changes affecting the ground level during the construction of the traffic layer structure. Typically, such an unchanged surrounding terrain includes substantially all terrain areas and soil contours at a sufficient distance 5 from the road line such as ditches and ditches 102. The reference level is determined by a vehicle 300 equipped with a GPS positioning device, and a computer 240 for storing and processing positioning information. The laser scanner is positioned at a mast 224 on the roof of the vehicle 10 so that laser beams emanating from the scanner can be directed to the surface of the traffic lane and to the terrain surrounding the vehicle. The laser scanner is equipped with a gyroscope apparatus 260 or any other apparatus for measuring a precise 3D inclination, which can be used to determine the inclination α of the outgoing laser beam 222 of the transducer relative to the horizontal plane. As is known, the Tieto-15 includes a keyboard or other means for entering data, a processor, memory and an operating system loaded into memory, a computer program for storing data, and an analysis program for analyzing measurement results and controlling construction work. The computer, laser beacon, and GPS satellite positioning system are known per se and are not described in further detail herein.

Menetelmässä ajoneuvolla 300 ajetaan referenssitason muodostavaa liikenneväylää pitkin ja määritetään referenssitason ts. tien pinnan korkeusasema znr suhteessa ympäröivään muuttumattomaan maastoon. Ajoneuvo voi olla työmaajoh-don tai suunnittelijoiden käytössä oleva ajoneuvo tai rakennekerrosten muodosta-25 miseen osallistuva työkone, kuten maa-aineksen siirtämisessä käytettävä kuormapa auto, rakennekerrosten tasaamisessa käytettävä tiehöylä tai rakennekerrosten o tiivistämisessä käytettävä täryjyrä. Mittaus aloitetaan referenssitason ensimmäi- cd sestä päästä, ts. siitä liikenneväylän kohdasta, josta rakennekerrosten tekeminen o ή alkaa ja mittaus lopetetaan referenssitason toisessa päässä ts. siinä liikenne- 30 väylän kohdassa, jossa rakennekerrosten muodostaminen loppuu. Mittauksia teh-£ dään sopivin välimatkoin koko referenssitason pituudelta. Mittauskohtien keskinäi- co nen etäisyys voi olla esimerkiksi luokkaa 0,2-0,5 metriä. Edullisesti mittauksia teh- tn dään 2, 3 tai 4 kappaletta liikenneväylämetriä kohti. Jokaisessa mittauskohdassaIn the method, the vehicle 300 is driven along a traffic level forming a reference plane and the height of the reference plane, i.e. the road surface znr, is determined relative to the surrounding unchanged terrain. The vehicle may be a vehicle used by site managers or designers, or a machine that is involved in the formation of structural layers, such as a truck used for moving soil, a grader used to level structural layers, or a vibratory roller used to compact layers. The measurement starts at the first cd end of the reference plane, i.e., at the point of the traffic lane from which the structural layers are made and ends at the other end of the reference plane, i.e., at the point of the traffic lane where the structural layers are formed. Measurements are made at appropriate intervals over the entire length of the reference plane. The average distance between the measuring points may be, for example, in the order of 0.2-0.5 meters. Preferably, 2, 3 or 4 measurements are made per meter of traffic lane. At each measuring point

OO

5 määritetään mittauskohdan sijainti maastossa tasokoordinaattipisteinä (x„, yn)5 determines the location of the measurement point in the terrain as plane coordinate points (x „, yn)

C\JC \ J

35 GPS-paikannuslaitteiston avulla. Mittauskohdan korkeusaseman znr mittaus tehdään laserkeilaimella 220, joka mittaa lasersäteen 222 avulla etäisyyden mittaus-kohtaa ympäröivään muuttumattomaan maastoon. Mitatun etäisyyden ja gyro- 6 skooppilaitteiston avulla määritetyn mittauskulman a avulla muodostetaan liikenneväylän pinnan ts. referenssipinnan poikkileikkaus (yn, znr), mittauskohdassa. La-serkeilaimen avulla muodostetaan siis jokaisessa mittauskohdassa liikenneväylän poikkileikkauskuva, joka ulottuu liikenneväylän ensimmäisellä puolella olevasta 5 muuttumattomasta maastosta liikenneväylän pinnan yli liikenneväylän toisella puolella olevaan muuttumattomaan maastoon (kuva 1c). Mittaustulokset tallennetaan tietokoneen muistiin avaruuskoordinaattipisteinä (xn, yn, znr), joka muodostuu mittauspisteen tasokoordinaatista ja mittauskohdassa määritetystä referenssitason korkeusasemasta. Peräkkäisistä liikenneväylän poikkileikkauskuvista kootaan re-10 ferenssitason lähtöarvotiedosto 242, joka tallennetaan tietokoneen 240 muistiin. Referenssitason lähtöarvotiedoston määrittäminen voidaan tehdä etukäteen hyvissä ajoin ennen varsinaisten rakennekerrosten muodostamiseen liittyvien maansiirtotöiden aloittamista. Lähtöarvotiedoston voi määrittää esimerkiksi tierakennus-hankkeen suunnittelija tai työmaan johtohenkilö.35 Using GPS Location Equipment. Measurement of the elevation of the measuring point znr is performed by a laser scanner 220 which measures, by means of laser beam 222, the distance to the stationary terrain surrounding the measuring point. The measured distance and the measuring angle α determined by means of a gyro apparatus are used to form a cross section (yn, znr) of the traffic surface, i.e. the reference surface, at the measuring point. Thus, at each measuring point, the La-jig generates a cross-sectional view of the traffic lane extending from the 5 fixed terrain on the first side of the lane over the surface of the lane to the unchanged terrain on the other side of the lane (Fig. 1c). The measurement results are stored in computer memory as a space coordinate point (xn, yn, znr), which consists of the plane coordinate of the measuring point and the reference level elevation defined at the measuring point. The successive traffic cross-sectional images are used to compile a re-10 baseline level output file 242, which is stored in the computer 240 memory. The determination of the reference level baseline file can be done well in advance of the commencement of the earth moving work for the actual structural layers. The baseline file can be defined, for example, by a road building project planner or site manager.

15 Kuvassa 1b on esitetty esimerkinomaisesti yhden uuden rakennekerroksen 120 muodostaminen liikenneväylän pinnalla. Rakennekerros muodostetaan levittämällä referenssitasona toimivan liikenneväylän pinnalle muodostettavassa rakennekerroksessa käytettävää maa-ainesta, kuten soraa, sepeliä tai mursketta suunnitelmissa määritellyn kerrospaksuuden verran ja tiivistämällä maa-aine suunnitel-20 mien mukaiseen tiiveysasteeseen. Menetelmässä muodostettavan rakennekerroksen yläpinnalle on määritetty tavoitetaso 150 suhteessa liikenneväylää ympäröivään muuttumattomaan maastoon. Rakennekerroksen tavoitetason korkeusasema znt liikenneväylän eri mittauspisteissä (xn, yn) saadaan lisäämällä edellä määritettyihin referenssitason korkeusasemiin znr suunnittelutiedoissa ilmoitettu rakenne-25 kerroksen korkeus h. Koko liikenneväylän pituuden matkalta määritetyistä tavoite-„ tason korkeuksista voidaan muodostaa kullekin rakennekerrokselle oma tavoite- o tiedosto 244, joka määrittää muodostettavan rakennekerroksen tavoitetason ava- cd ruuskoordinaattipisteinä (xn, yn, znt).Figure 1b shows, by way of example, the formation of one new structural layer 120 on the surface of a traffic lane. The structural layer is formed by spreading soil, such as gravel, crushed stone or crushed stone, on the surface of the structural layer, which acts as a reference plane, to the specified layer thickness and compacting the soil to the degree of compactness specified in the plans. In the method, a target level 150 is determined on the upper surface of the structural layer to be formed relative to the unchanged terrain surrounding the traffic lane. The target level elevation of the structural layer znt at the various measurement points (xn, yn) of the traffic lane is obtained by adding the structure-25 layer height h indicated in the design data to the reference level elevations znr defined above. defines the target level of the structural layer to be formed as avacd coordinate points (xn, yn, znt).

cpcp

COC/O

>- Menetelmässä referenssitason pinnalla kuljetetaan maa-ainesta kuorma-autoilla,> - In the method, soil is transported on the reference surface by lorries,

Er 30 minkä jälkeen maa-aines levitetään referenssitason pinnalle tasaiseksi kerrokseksi tiehöylällä. Lopuksi maa-aineskerros tiivistetään sopivaan tiiveysasteeseen täryjy- jS rällä. Rakennekerroksen muodostamiseen osallistuvat työkoneet on varustettu ° keksinnön mukaisella laitteistolla, joka määrittää kussakin liikenneväylän mittaus- o ^ pisteessä (xn, yn) liikenneväylän sen hetkisen poikkileikkauksen (kuva 1c) GPS- 35 satelliittipaikantimen ja laserkeilaimen 220 avulla. Tästä poikkileikkauksesta käy ilmi rakennekerroksen yläpinnan kulloinenkin korkeustaso znm suhteessa liikenne- 7 väylän viereiseen muuttumattomaan maastoon. Työkoneen kuljettajalla on siten muodostettavan rakennekerroksen päällä liikkuessaan aina käytettävissä ajantasainen tieto siitä, miten rakennekerroksen pinta asettuu suhteessa tavoitetasoon. Tämän tiedon avulla työkoneiden kuljettajat voivat tehdä tarvittavat maa-5 rakennustoimenpiteet, joilla rakennekerroksen yläpinnan todellinen korkeustaso saadaan mahdollisemman lähelle tavoitetason korkeustasoa kaikissa liikenneväylän poikkileikkauksen pisteissä. Nämä toimenpiteet voivat käsittää maa-aineksen lisäämistä tai vähentämistä.Er 30 after which the soil is applied to the surface of the reference plane as a smooth layer with a grader. Finally, the soil layer is compacted to a suitable degree of compaction by vibration. The machines involved in forming the structural layer are provided with an apparatus according to the invention which determines at each point of the traffic lane (xn, yn) the current cross-section of the traffic lane (Fig. 1c) by the GPS-35 satellite locator and laser scanner 220. This cross-section shows the respective height level znm of the top layer of the structural layer relative to the fixed terrain adjacent to the traffic lane. Thus, the operator of the machine always has up-to-date information on how the surface of the structural layer is positioned relative to the target level when moving over the structural layer to be formed. With this information, machine tool operators can take the necessary ground-building measures to bring the actual height of the top layer of the structural layer as close as possible to the target level at all points of the cross section of the traffic lane. These measures may include the addition or reduction of soil.

Kun rakennekerroksen todellinen korkeusasema on saatu riittävän lähelle tavoite-10 tasoa, voidaan rakennekerroksen yläpinnan korkeusaseman mittaustiedoista muodostaa toteutumatiedosto 246, joka määrittää muodostetun rakennekerroksen toteutuneen yläpinnan tason joukkona peräkkäisiä tielinjan poikkileikkauskuvia. Jos juuri muodostetun ensimmäisen rakennekerroksen päälle tulee toinen rakennekerros, toimii ensimmäinen rakennekerros seuraavaksi muodostettavan toisen 15 rakennekerroksen referenssitasona. Ensimmäisen rakennekerroksen toteutuma-tiedostoa 246 voidaan tällöin käyttää sellaisenaan toisen rakennekerroksen lähtö-arvotiedostona 242. Edellä kuvatulla tavalla voidaan muodostaa kaikki liikenneväylän rakennekerrokset, kuten kantava kerros, jakava kerros ja pintakerros ts. päällyste. Tietokoneen muistiin tallennetut kaikkien rakennekerrosten toteutuma-20 tiedostot voidaan koota yhteen mittausdatatiedostoon, ja luovuttaa tierakennus-hankkeen tilaajalle.Once the actual elevation of the structural layer is sufficiently close to the target-10 level, an elevation file 246 can be generated from the elevation data of the upper layer of the structural layer to determine the actual upper surface level of the formed structural layer as a series of consecutive road sectional views. If a second structural layer comes on top of the newly formed first structural layer, the first structural layer acts as a reference plane for the second structural layer 15 to be formed. The first structural layer realization file 246 can then be used as such as the second structural layer initial value file 242. In the manner described above, all traffic layer structural layers, such as the bearing layer, the dividing layer and the surface layer, i.e., the coating, may be formed. Actual-20 files for all structural layers stored in the computer's memory can be combined into a single measurement data file and handed over to the client for the road construction project.

Kuvassa 1c on esitetty esimerkinomaisesti keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla määritettyjä liikenneväylän poikkileikkauskuvia eräässä liikenneväylän mittauspisteessä. Kuvassa 1c pisteviivalla esitetty poikkileikkaus esittää referens-25 sitason 100 poikkileikkausta mittauspisteessä ja yhtenäisellä viivalla esitetty sa-Fig. 1c shows, by way of example, cross-sectional views of a traffic lane determined by the method and apparatus of the invention at a traffic lane measurement point. Fig. 1c is a cross-sectional view showing a 100 cross-section of the reference 25 plane at the measuring point and a solid line

COC/O

g man mittauspisteen poikkileikkausta rakennekerroksen 120 muodostamisvaihees- ^ sa. Molemmat poikkileikkaukset ulottuvat reunoiltaan liikenneväylää reunustavan 9 ojan reunaluiskaan 102, joka säilyy rakennekerroksen muodostamisessa muuttu-g man is a cross-section of the measuring point in the step of forming the structural layer 120. The two cross-sections extend along the edges to the ramp 102 of the ditch 9 which is lining the traffic lane and remains in the formation of the structural layer in a variable manner.

COC/O

>- mattomana. Muuttumattoman maaston osalla poikkileikkauskuvat ovat olennaises-> - not worn. For the unchanged terrain, cross-sectional images are

Er 30 ti yhteneväiset. Muuttumattomassa ympäristössä voi tapahtua rakennekerroksen ^ muodostamisen aikana joitain muutoksia nopeakasvuisen pintakasvillisuuden, ku- $ ten heinän ja ruohon kasvamisen vuoksi. Kasvillisuudessa tapahtuvat muutokset ? ovat kuitenkin sellaisia, että niiden vaikutus liikenneväylän poikkileikkauksiin voi- o ^ daan ottaa huomioon laitteistoon kuuluvan tallennus- ja analysointiohjelman avul- 35 la.Er 30 ti congruent. In the unchanged environment, some changes may occur during the formation of the structural layer owing to the rapid growth of surface vegetation, such as hay and grass growth. Changes in vegetation? however, they are such that their effect on the cross-section of the traffic lane can be accounted for by means of a recording and analysis program included in the equipment.

88

Kuvassa on esitetty lisäksi katkoviivalla liikenneväylän rakennekerroksen tavoitetaso 150, joka on saatu lisäämällä referenssitasoon suunnitelmissa määritetty rakennekerroksen korkeus h. Poikkileikkauskuvien avulla saadun informaation avulla työkoneiden käyttäjät näkevät aina selvästi, missä vaiheessa muodostettavan ra-5 kennekerroksen pinta on suhteessa tavoitetasoon ja osaavat sen perusteella tehdä tarvittavat muodostamistoimenpiteet.The figure also shows the dashed target structure layer level 150 obtained by adding the structural layer height h specified in the plans to the reference plane. With the information obtained from the cross-sectional images, machine tool users will always clearly see at what stage the structure layer is formed. .

Edellä olevassa selostuksessa kaikki rakennekerroksen muodostamiseen osallistuvat työkoneet oli varustettu keksinnön mukaisella laitteistolla. On selvää, että kaikissa näissä työkoneissa ja/tai ajoneuvoissa ei tarvitse olla keksinnön mukaista 10 laitteistoa. Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi riittää, että ainakin yksi työkone tai ajoneuvo on varustettu mainitulla laitteistolla, jolloin tällä työkoneella tai ajoneuvolla voidaan tehdä tarvittavat rakennekerrosten korkeustasojen määritykset. Yhdellä laitteistolla määritetyt korkeustasot voidaan välittää sopivalla tiedonsiirtomenetelmällä muihin rakennekerrosten muodostamiseen osallistuviin 15 työkoneisiin, jolloin tiedot ovat kaikkien käytössä. Rakennekerrosten paksuudet voidaan esittää työkoneiden käyttäjille millä tahansa sopivalla tavalla, kuten numeerisina arvoina tai edullisesti värien avulla. Esimerkiksi punainen väri voi tarkoittaa liian ohutta rakennekerrosta, vihreä väri sopivan korkuista ja sininen väri liian korkeaa rakennekerrosta. Keksinnön mukaisella laitteiston käsittävä ajoneuvo voi-20 daan varustaa lisäksi maatutkalla, jolloin rakennekerroksen paksuus voidaan tarvittaessa varmistaa maatutkamittauksilla. Jos laitteisto on esimerkiksi täryjyrässä, voidaan laitteistoon lisätä myös kiihtyvyysanturi, jolla voidaan mitata rakennekerroksen tiiviysastetta.In the above description, all machines involved in forming the structural layer were provided with the apparatus according to the invention. It is understood that not all of these implements and / or vehicles need to be equipped with the apparatus 10 according to the invention. In order to carry out the method according to the invention, it is sufficient that at least one implement or vehicle is provided with said apparatus, whereby the necessary determination of the height levels of the structural layers can be made with this implement or vehicle. The elevation levels determined by one apparatus can be transmitted to the other 15 working machines involved in the formation of the layers by a suitable communication method, whereby the information is accessible to all. The thicknesses of the structural layers can be represented to machine tool operators by any suitable means, such as numerical values or preferably by colors. For example, red color may mean too thin a layer of structure, green color a suitably high layer, and blue color a layer too high. The vehicle according to the invention comprising the equipment can also be equipped with a ground radar, whereupon the thickness of the structural layer can be verified by ground radar measurements. For example, if the equipment is on a vibratory roller, an accelerometer can also be added to measure the degree of compactness of the structural layer.

Edellä esitetyssä selostuksessa liikenneväylän poikkileikkaukset on määritetty la-25 serkeilauksella liikenneväylän pituussuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa.In the foregoing description, the cross-sections of the traffic lane are defined by a la-25 dovetailing in the transverse direction of the lane.

COC/O

g Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan määrittää liikenneväylän poikkileik- ^ kaus myös liikenneväylän pituussuunnassa edellä selostetulla tavalla. Pituussuun- 9 täinen määritys soveltuu käytettäväksi erityisesti sellaisilla lyhyillä liikenneväylä-The method of the invention can also determine the cross-section of a traffic lane also in the longitudinal direction of a traffic lane as described above. The longitudinal 9 configuration is particularly suitable for use on such short traffic lanes.

COC/O

>- osuuksilla, joilla ei ole olemassa luotettavaa muuttumattomana pysyvää ympäris- | 30 töä liikenneväylän reunoilla. Liikenneväylän pituussuuntaista poikkileikkauksen ^ määritystä voidaan käyttää joko vaihtoehtoisesti poikittaissuunnassa tapahtuvan S määrityksen kanssa tai poikittaissuuntaisen määrityksen lisänä. Pituussuunnassa ° tapahtuvan poikkileikkauksen määrityksen avulla voidaan varmistaa liikenneväylän o ^ tasaisuus.> - for parts for which there is no reliable unchanged environment | 30 jobs on the edges of the traffic lane. The longitudinal cross-sectional determination of the traffic lane can be used either as an alternative to the transverse definition S or as an adjunct to the transverse definition. The determination of the longitudinal cross-section enables the smoothness of the traffic lane to be ensured.

35 Edellä on selostettu eräitä keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin vaan keksinnöllis- 9 tä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.Some preferred embodiments of the method and apparatus of the invention have been described above. The invention is not limited to the solutions just described, but the inventive idea can be applied in numerous ways within the scope of the claims.

COC/O

δδ

C\JC \ J

ii

CDCD

OO

COC/O

XX

cccc

CLCL

COC/O

O) m m o δ c\jO) m m o δ c \ j

Claims

1. Method for forming the structural layer (120) of the traffic lane, in which method a surface of an existing structural layer is selected by a traffic lane as the reference level (100), a tier level (150) is determined by the surface of the structural layer formed in relation to the reference level and a shaping action of the structural layer, in which the surface of the structural layer is brought to the said level, characterized in that - the position of the traffic path in the terrain is determined as plane coordinate points (xn, yn), - the height (zn) of an existing construction layer has been selected as the reference level 10 and is also determined at each coordinate point (xn, yn) by measuring from the reference level the vertical distance of said construction layer surface from that environment, next to the traffic path, which has not changed during shaping of the design layer to form the reference level cross section itself from the terrain that has not changed during the formation of structural l the branch on the first side of the traffic path 15 across the surface of the traffic lane to the terrain which has not changed on the other side of the traffic lane and - position and height of the reference level are stored as space coordinate points (xn, yn, znr) to a nominal value file (242) for forming the construction layer.

Method according to claim 1, characterized in that coordinate points (xn, yn) 20 of the position of the traffic lane are determined by a satellite positioning method, presumably by GPS positioning method.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the height (znt) of $ 2 target level (150) at each measuring point (xn, yn) is determined by adding planned c / j height h of the construction layer (120) to the height ( znr) of said measuring point refers to the purity level. in CO

Method according to claim 3, characterized in that the height (znm) of the level of the upper surface of the shaped structural layer (120) is determined in coordinate point (xn, yn) and it is compared to the height (znt) determined for the flour level (150) in same coordinate-lo point. δ ™ 30

Method according to any of claims 1-4, characterized in that heights (znm) of the level of the upper surface of the shaped structural bearing (120) and heights (znr) 14 of the reference level (100) in the coordinate point (xn, yn) are determined by laser-scanning.

Method according to claim 5, characterized in that laser sweeping is performed from a vehicle (300) traveling along the traffic path. 5

Method according to claim 5, characterized in that laser sweeping is performed from a working machine which runs along the traffic path and participates in forming the structural bearing (120).

Method according to any of claims 1-7, characterized in that with the method a reinforcing structural layer (120) is formed for the traffic path. 10

Method according to any of claims 1-8, characterized in that, with the method, a bearing structural layer (120) is formed for the traffic path.

Method according to any one of claims 1-9, characterized in that with the method a surface layer is formed for the traffic path.

Method according to any of claims 1-10, characterized in that, as the reference level, the upper surface of the structural layer is selected below the structural layer (120) which is formed.

Method according to any of claims 1-11, characterized in that as the reference level the upper surface is selected by the surface layer of the traffic lane.

Apparatus for forming the structural layer of the traffic lane, characterized in that said apparatus comprises $ 2 - positioning tools for determining the position of the traffic lane in the terrain as coordinate points (xn, yn) in CO 0 - measuring tools for forming a cross sectional image. from the terrain ^ which has not changed on the first side of the traffic lane across the surface of the traffic lane to the terrain which has not changed on the other side of the traffic lane to determine the height g (zn) of the surface of the existing traffic lane construction layer, which has been selected as a refe - level of cleanliness, at each coordinate point (xn, yn) relative to the surroundings, next to the traffic path, which has not changed during the formation of the design layer and C \ 1 - storage equipment for storing the reference level's position and height as coordinate points ( xn, yn, znr) to a nominal value file (242). 15

Apparatus according to claim 13, characterized in that said positioning gear comprises satellite positioning gear, presumably GPS positioning gear (200).

Apparatus according to claim 13, characterized in that said positioning gear comprises distance measuring equipment placed in a vehicle, presumably 5 so-called. precision trip meter.

Apparatus according to any of claims 13-15, characterized in that said measuring tool for determining the height of the surface of the structural bearing comprises a laser sweeping device (220).

Apparatus according to claim 16, characterized in that it further comprises a device which measures the inclination a of the laser sweeping device, such as a gyroscope device (260).

Apparatus according to any of claims 13-17, characterized in that said storage device for storing the position level and height of the reference level comprises a computer (240) and a computer program loaded in the computer's memory.

19. Apparatus according to claim 18, characterized in that said storage tool comprises a further analysis program for processing of measurement results and for conducting construction work.

Apparatus according to any of claims 13-19, characterized in that said positioning tool, measuring tool and storage tool has been fitted to a vehicle (300).

Apparatus according to any of claims 13-20, characterized in that said "positioning tool, measuring tool and storage tool has been fitted to a working machine used in forming the structural bearing (120). in CD O CO X cc CL CO O) m m o δ c \ j